题目
当实心圆轴的直径增加1倍,则其抗扭强度、抗扭刚度将分别提高到原来的( )A. 8、16B. 16、8C. 8、8D. 16、16
当实心圆轴的直径增加1倍,则其抗扭强度、抗扭刚度将分别提高到原来的( )
A. 8、16
B. 16、8
C. 8、8
D. 16、16
题目解答
答案
A. 8、16
解析
考查要点:本题主要考查圆轴抗扭强度和抗扭刚度与直径的关系,需掌握抗扭截面模量和极惯性矩的公式及其与直径的依赖关系。
解题核心思路:
- 抗扭强度与抗扭截面模量($W_p$)成正比,而$W_p = \frac{\pi d^3}{32}$,因此当直径$d$增加1倍时,$W_p$变为原来的$2^3 = 8$倍。
- 抗扭刚度与极惯性矩($I_p$)成正比,而$I_p = \frac{\pi d^4}{32}$,因此当直径$d$增加1倍时,$I_p$变为原来的$2^4 = 16$倍。
破题关键点:明确区分抗扭强度和抗扭刚度对应的几何量($W_p$和$I_p$),并正确代入直径变化后的倍数关系。
抗扭强度分析
抗扭强度由抗扭截面模量$W_p$决定,公式为:
$W_p = \frac{\pi d^3}{32}$
当直径$d$增加1倍(变为$2d$),新的抗扭截面模量为:
$W_p' = \frac{\pi (2d)^3}{32} = \frac{8\pi d^3}{32} = 8W_p$
因此,抗扭强度提高到原来的8倍。
抗扭刚度分析
抗扭刚度由极惯性矩$I_p$决定,公式为:
$I_p = \frac{\pi d^4}{32}$
当直径$d$增加1倍(变为$2d$),新的极惯性矩为:
$I_p' = \frac{\pi (2d)^4}{32} = \frac{16\pi d^4}{32} = 16I_p$
因此,抗扭刚度提高到原来的16倍。